Ricavato nel transetto e nelle cappelle absidali della chiesa quattrocentesca, il museo d’arte sacra raccoglie un centinaio di opere fra tele, tavole (Angiolo di Lorentino, Castellucci, Vannini, Morosini, Melissi, Santini), affreschi (Compianto su Cristo morto di Luca Signorelli; due ovali raffiguranti Cristo e la Veronica e l’Innalzamento della Croce di Niccolò Lapi), sculture (XIII-XVII secolo), paramenti sacri e oggetti di oreficeria (XV-XIX secolo) che erano sparse all’interno della Pieve o nelle chiese della parrocchia